Kapitel 1 - Einleitung Betriebsysteme

Einleitung - BS Definition

Definieren Sie den Begriff Betriebsystem!

Wie sieht das Ebenen- oder Schichtenmodell eines Rechners aus?

1. Gatter Ebene
2. Mikroprogrammebene
3. konventionelle Maschinenebene
4. Betriebssystemebene API
5. Assemblerebene
6. Anwendungsebene

Worin Unterscheiden sich Betriebssysteme?

• universal oder dezidiert (Multi-Task / Single-Task)
• eine oder mehrere Sitzungen (Windows < XP, Linux)
• Kommunikation mit der Umwelt (Batch, interaktiv oder in Echtzeit)

Was sind die drei Welten des Betriebsystems?

• Betriebssystem selbst
• Komplexe Werkzeuge, wie aufgesetzte Dienste oder Virtuelle Maschinen
• Programmiersysteme zur Entwicklung von Erweiterungen

Welche Aufgaben hat ein Betriebsystem?

1. Abstraktion der Hardware, d.h. Schließen der so genannten 'Semantischen Lücke' zwischen Mikroprogrammebene und der Anwendungsebene
2. Betriebsmittelverwaltung
3. Steuerung von Peripheriegeräten (I/O, Festplatten...)
4. Steuerung des Betriebsablaufs durch Prozessverwaltung und -Kommunikation und Organisation des Mehrprogrammbetriebes
5. Protokollierung, Schutz und Sicherheit
6. Behandlung von Ausnahmesituationen, wie Page Faults, Division by Zero u.s.w.
7. Bereitstellung einer Kommandosprache
8. Unterstützung von Administrationsaufgaben (Datensicherung, Systemkonfigurierung, Benutzerrechte)

Was ist ein Modell?

Welche drei Punkte sind bei der Realisierung eines BS grundlegend?

Kapitel 2 - Modelle

Vor- und Nachteile von Schalen- und Modulmodellen

• Relationen der einzelnen Schalen sind zur Umwelt nicht sichtbar
• System ist aber gut strukturiert
• Innere Schalen sind sehr gut abgeschirmt von den Äußeren

• Das Modell wird in Modulen durch Programmcode beschrieben
• die Relationen werden daher extrem komplex (quatradisch)
• Daher ist es nur bei kleinen Modellen umsetzbar

Wie ist das hierarchische Schichtenmodell aufgebaut?

• Schichten
• Iterative Ordnungsrelation der Schichten (Dienste, Steuerungen bzw. Instanzen)
• Betriebsmittel
• Funktionen zum Erzeugen von Betriebsmitteln und Steuerungen

Welche Vorteile hat das hierarchisch Schichtenmodell?

• obwohl modularisiert, ist die Zahl der Relationen gering
• Kommunikation mit der Umwelt ist möglich
• Es bietet eine Infrastruktur für Instanzen (Steuerung, BM-Transformationen)

Was ist ein Betriebsmittel?

• ID (eindeutiger Identifikator)
• Adressbereich (für alle möglichen Adressen des Betriebsmittels)
• Wertebereicht (aller möglichen Werte für einen Wert des BM)
• Funktion (verknüpft die abstrakten Elemente miteinander)

Welche Klassen von Betriebsmitteln gibt es?

• Entziehbarkeit (entziehbar wie Prozessor oder nicht wie Dateideskriptor)
• Zuteilbarkeit (gleichzeitig wie Speicher oder exklusiv wie Prozessor oder Drucker)
• Wiederverwendbarkeit (einmalig Nutzbar wie Interrupt oder mehrfach wie Prozessor oder Speicher)
• Hardware / Software (logisches oder physikalisches Betriebsmittel)

Vorgehensweise beim Erstellen eines Betriebsmittels

1. ID bestimmen
2. abstrakte Elemente bestimmen, welche einen Wert und eine Adresse besitzen
3. Wert und Adresse festlegen
4. Funktionen definieren, welche Zugriff auf alle Elemente ermöglichen

Erläutern sie die Betriebsmittelerstellung am Bsp. Hauptspeicher!

1. Eine ID ist hier nicht sinnvoll, da ein von-Neumann Rechner nur einen Hauptspeicher hat.
2. die abstrakten Elemente sind die ansprechbaren Speicherzellen mit Adresse und Wert.
3. Der Wertebereich beträgt 0 bist 255 bei einem Byte-Orientierten Speicher
4. Funktionen sind Read und Write eines Elementes zum Speicher

Was ist eine Instanz?

Wechle Klassen von Instanzen kennen Sie?

• Applikationen
• Betriebsmittel-Transformatoren
• Metasteuerungen wie PUM

Wie können Relationen zwischen Instanzen technisch hergestellt werden?

Kapitel 3 - Aktivitäten

Was ist ein Aktivitätstoken?

• Ist sehr abstrakt zu sehen
• Ein Aktivitätstoken haucht dem Programm erst "Leben" ein
• Beschreibt ein aktiven oder wartenden Prozess
• Es muss eine Art virtuellen Programmcounter im eigenen virtuellen Steuerwerk des Prozesses geben

Was ist Multitasking?

Welche Aktivitäten gibt es und worin unterscheiden sie sich?

Welche Betriebsmittel benötigt eine Aktivität mindestens?

• Programmcode
• Hauptspeicher
• Steuerwerk

Wodurch wird ein Prozess beschrieben?

• ein im System eindeutiger Identifikator (PID)
• Liste mit Betriebsmittel-Forderungen
• Liste mit zugeteilten Betriebsmitteln
• Ein Folge der bisherigen Anweisungen
• Die Anfangswertbelegungen der zugeteilten Betriebsmittel

Welche Probleme treten mit Prozessen auf?

• Determiniertheit (Durch Mehrfachverwendung von Betriebsmitteln ist diese so nicht mehr gegeben und Synchronisation wird notwendig)
• Mutual Exclusion
• Synchronisation (Abstimmung zwischen Threads)
• Kommunikation (Synchronisation und Austausch von Daten zwischen Prozessen)
• Lebendigkeit

Welche Zustände kann ein Prozess einnehmen?

• nicht existent (Prozess noch nicht definiert)
• bereit (besitzt alle angeforderten Betriebsmittel außer den Prozessor)
• aktiv (besitzt mindestens die angeforderten Betriebsmittel)
• wartend (wartet noch auf noch nicht zugeteilte Betriebsmittel)

Wie wird ein Prozess im Unix erstellt?

• mit Systemaufruf fork() wird ein komplettes Speicherabbild eines schon bestehenden Prozesses erzeugt (bei NT wird Prozess mit einem Initialzustand erstellt)
• Deshalb erben neue Prozesse eventuelle Variablen des Vaterprozesses

For ( i=1; i<3; i++) fork();

Einige Unix-Systembefehle zur Prozesserzeugung:

• fork(), vfork() zum Prozesserstellen mit Speicherabbild des Vaters
• clone() erstellt einen Prozess der der den Speicher und Deskriptoren mit Vater teilt
• execl(), execv(), execle(), execlp(), execvp() zum Kopieren eines Programms in den Speicher
• wait(), waitpid() zum Warten auf Ende des Sohnprozesses
• exit() zum Beenden eines Prozesses

Ein Beispielcode für eine Einfache Unix-Shell

#include sys/types.h
#include sys/wait.h
#include unistd.h
#include stdlib.h
#include stdio.h
#include string.h

using namespace std;

int main(void){

pid_t pid; //für PID des Sohnes 
char str1[1000]; //Befehlsbuffer

while(1){

        printf("\nDiggs mini bash. (PID=%d)\n\n",getpid());
	printf("> ");

        scanf("%s",str1); //Befehl lesen
       if (strcmp(str1,"exit")==0) break; //exit beendet

        if ((pid=fork())<0) //Prozess kopieren
        {
	       printf("EXEC Operation failed!\n\n");
	       exit(0);
	}

        if (pid==0) //im Sohnprozess exec
	{                              
	       char *cmd=strtok(str1," ");
	       execlp (cmd,cmd,0); //Speicher überschreiben
	       
	       printf("command not found!\n");
	       exit(0); //manuell terminieren
       } //Vaterprozess muss warten
	else waitpid(pid,0,0); 
}

return 0; 
}

gcc minishell.cc -o minishell 

Wie werden Prozesse verwaltet?

Was ist Timesharing?

Was sind virtuelle Geräte bzw. Betriebsmittel?

Kapitel 4 - Kritischer Abschnitt

Was ist ein Kritischer Abschnitt?

Erklären sie am Bsp. Druckerspooler den kritischen Abschnitt!

1. in Spooler ist der Platz 4 frei
2. Prozess A will drucken und liest die Platznummer
3. PUM aktiviert Prozess B, welcher ebenfalls diese Platznummer liest
4. Prozess B schreibt den Auftrag nach Platz 4
5. PUM schaltet zu A zurück und A überschreibt nun den Druckauftrag von B!

Warum werden keine Interrupt Unterbrechungen zur Synchronisation verwendet?

Was ist wechselseitiger Ausschluss?

Welche Anforderungen muss eine Steuerung für kritische Abschnitte erfüllen?

1. exklusive Nutzung durch verschiedene Teilprozesse über mutual exclusion
2. Ein Prozess darf einen anderen nur behindern, wenn beide im kritischen Abschnitt
3. Der Eintritt in einen kritischen Abschnitt darf nicht lang dauern
4. Alle Prozesse müssen in endlicher Zeit ihre Betriebsmittel zugewiesen bekommen
5. globale Unabhängigkeit von allgemeinen Fortschreiten der Prozesse

Welche dezentralen Steuerungen kennen Sie? (aktives Warten)

• Test and Set Lock
• Ping-Pong (Striktes Alternieren)
• Decker Algorithmus
• Peterson Algorithmus

Wie arbeitet Striktes Alternieren? (Ping Pong)

While (1)
{
    while (turn!=FALSE);
	criticalsection();
	turn = TRUE;
	notcriticalstuff();
}

While (1)
{
	while (turn!=TRUE);
	criticalsection();
	turn = FALSE;
	notcriticalstuff();
}

Wie schaut Peterson's Algorithmus aus?

CONST           N = 2;  //konkurrierende Prozesse
INT             turn; //Container für aktiven Prozess
INT             interested[N];

void P(int process)    //Eintreten
{
	int other = 1-process; //Gegenteil des Prozesses
	interested[process] = TRUE;    //Interesse bekunden
	turn = process;                //Flag setzen
	while(( turn==process ) AND (interested[other]==TRUE));
}
void V(int process)    //Welcher Prozess verläßt K.A.
{
	interested[process]= FALSE;    //Kein Interesse mehr
}        

Was sind Semaphore - zentrale Steuerung?

Wie funktioniert das Grundprinzip von Semaphoren?

P(sem) //Probiere in kritischen Abschnitt einzutreten
{
	if (sem == 0)
		   sleep(sem); //Prozess auf wartend setzen
	sem--;
}       
V(sem) //Verlasse kritischen Abschnitt
{
	sem++; //Zugang wieder freigeben
	wakeup(sem);
}

int sem = 1; //zwei Prozesse

While (1)
{
	  P(sem);
	  // kritischer Abschnitt
	  V(sem);
}

While (1)  
{
	  P(sem);
	  // kritischer Abschnitt
	  V(sem);    
}

Wie arbeiten Events bzw. Ereignisse?

• Ein Prozess setzt einen wait()-Aufruf auf ein Ereignis ab. Er wird dann an dem Event-Deskriptor wartend gesetzt.
• Wenn an dem Event-Deskriptor das Ereignis signalisiert wird, so wird ein dort wartender Prozess bereit gesetzt.
• Der wesentliche Unterschied zu den Semaphor-Operationen ergibt sich daraus, dass die Signale nicht gespeichert werden, bei Semaphoren wird dagegen der Wert bei signal() um 1 erhöht.

Was versteht man unter einem Monitor und wie funktioniert er?

Was ist das Erzeuger-Verbraucher-Problem?

1. Wie soll man das gleichzeitige Einfügen und Entnehmen synchronisieren?
2. Ein Datum darf nur eingefügt werden wenn der Puffer nicht voll ist.
3. Ein Datum darf nur eingefügt werden, wenn noch Platz im Buffer ist.

• Ein Semaphor für die Kontrolle des kritischen Abschnittes
• Ein Semaphor, welcher die freien Plätze zählt
• Ein Semaphor, welcher die vergebenen Plätze zählt

const N 100      //buffer size

int mutex = 1 //Für Kritischen Abschnitt
int empty = N //Anfangs leerer Buffer
int full  = 0 //noch keine Daten im Buffer
void ErzeugerProzess()
{
	int item;      
	   while(1)
	{
		   iNode = CreateItem();
			   P(empty);
		   P(mutex);
		   Insert(item) //Critical Section
		   V(mutex);        //Mutex wieder erhöhen
		   V(full);         //full=full+1
	}
}
void VerbraucherProzess()
{
	int item;
	   while(1)
	{
			   P(full);
		   P(mutex);
		   Item = RemoveItem(); //Critical Section
		   V(mutex);
		   V(empty);
		   MakeSomething(Item);
	}
}

Was ist das Philosophenproblem?

Wie kann das Philosophenproblem gelöst werden?

Wie funktionieren Unix-Signale?

• Aktivierung einer Prozessfunktion, die der Prozess vorher für dieses Signal mit der Funktion signal( Signalnummer, Funktionsadresse) angemeldet hat
• Er kann das Signal mit signal(Signalnummer, SIG_IGN); ignorieren
• Der Prozess kann beendet werden.
• Hat der Prozess für eine Signalnummer nichts festgelegt, dann gibt es Voreinstellungen:

Was unterscheidet Pipes und Named Pipes?

Was sind Sockets?

Welche Möglichkeiten zur Kommunikation und Synchronistation kennen Sie?

• Pipes (FIFO-Puffer - Senden (Schreiben) ist asynchron, Empfangen (Lesen) blockierend)
• Named Pipes
• Mailboxen (Tool zum Senden und Empfangen von Nachrichten)
• Send - Receive (BS Unterstützung für Mailboxen - synchron oder asynchron)
• Queues
• Sockets
• RPC
• Shared Memory

• Monitore
• Events
• Semaphore
• Barierren (oft zur Threadsynchronisation verwendet)

Kapitel 5 - Scheduling

• Deterministisches Modell - alle Informationen bekannt (Anzahl Prozesse/Betriebsmittel/Zeitdauer)
• Probabilistisches Modell - offen (Anzahl Prozesse nicht bekannt) oder geschlossen (Anzahl Prozesse bekannt, aber Bedienzeiten nicht)

Welche Strategien der Prozessorzuteilung werden unterschieden?

• Durchsatz (Anzahl bearbeiteter Prozesse pro Zeiteinheit maximieren)
• Verweilzeit (Prozess soll so schnell wie möglich abgearbeitet sein)
• Wartezeit (Dauer im Zustand "wartend" minimieren)
• Effizienz (Prozessorleistung maximal ausnutzen)
• Antwortzeit (möglichst kurze Reaktionszeiten für den Benutzer)
• Fairness (gerechte Verteilung der Prozessorzeit)

Nach welchen Kriterium richtet sich das Scheduling Verfahren?

• Echzeitbetrieb
• Dialogbetrieb
• Stabel- bzw. Batchbetrieb
• Hintergrundbetrieb

Was ist das deterministische Modell?

Was ist das probabilistisches Modell?

Was ist das Single-Server-Modell?

mittlere Verweildauer in Warteschlange	W
Zwischenankunftsabstand	A
Prozessorzeit der Teilprozesse	B
Anzahl von Prozessen in Warteschlange	Nq (N=Nq+p)
Verkehrswert	p=B/A (Poisson-Prozesse)
Verweildauer im System	V=A*N (Littles Theroem)

Wie können Wahrscheinlichkeiten für Prozessgrößen ermittelt werden?

Wie arbeitet First Come First Serve - FCFS?

Was ist Prioritäts-Scheduling?

Was ist das Problem von Schedulern mit Prioritäten?

Wie funktioniert Shortest Job First (dynamische Priorität ohne Entzug)?

Wie arbeiten Shortest Remaining Time First und Shortest Elapsed Time (dynamisch mit Entzug)?

Wie arbeitet Highest Response Ratio Next - HRN?

Wie funktioniert Round-Robin Scheduling (ohne Prioritäten)?

Was ist Zweistufiges Scheduling?

1. Wie lange ist ein Prozess Aus- oder Eingelagert?
2. Wieviel Prozessorzeit hat ein Prozess in Anspruch genommen?
3. Wie groß ist der Prozess im Speicher?
4. Welche Priorität hat der Prozess?

Was steht im Widerspruch zu hohem Durchsatz und guter Auslastung?

Kapitel 6 - Speichermanagment

Was sind Bitmaps?

Welche Möglichkeiten der Suche in Freispeicherlisten gibt es?

Wie funktionieren Buddy Listen?

Zusammenfassung Freispeicherverwaltung

Wie arbeitet Segmentierung (mehrdimensionale Adressräume)?

Wie werden Segmenten adressiert?

Was versteht man unter gemeinsam genutzten Segmenten?

Wie funktioniert das Prinzip des virtuellen Speichers durch Paging?

Was ist der Translation Lookaside Buffer?

Was sind invertierte Page Tables?

Was sind Paging Dämons?

Erklären Sie das Zusammenspiel von Segmentierung und Paging?

1. die Segmentnummer zur Auswahl des richtigen Segmentdeskriptors und
2. den Offset zur Adressierung innerhalb des Segmentes.

Was passiert wenn Sie ein Programm starten?

• Der Virtual Memory Manager verwaltet den virtuellen Speicher.
• Bei Programmstart richtet das BS für den Prozess eine Seitentabelle ein.
• Eine definierte Anzahl Rahmen werden dem Prozess als Arbeitsmenge zugeteilt.
• Seiten aus dem Read-Only Bereich der EXE werden direkt geladen und brauchen nicht zurückgeschrieben werden.
• Read-Write Bereiche werden zuerst direkt aus der EXE geladen und im Speicher hinterlegt.
• Bei einem Schreib-Bezug wird sie als private Kopie in die Auslagerungsdatei geschrieben. So können mehrere Prozesse die selbe EXE im benutzen. (Copy On Write)

• freie Seiten, welche mit 0 initialisiert wurden (zerofilled)
• uninitialisierte freie Seiten, die noch alten Inhalt haben
• wartende Seiten, die Prozess zugewiesen waren und nicht modifiziert wurden(standby pages)
• wartende, aber modifizierte Seiten (modified pages)
• belegte Seiten, welchen einem Prozess zugewiesen / referenziert sind (valid pages)
• unbenutzbare Seiten, durch z.B. Hardwarefehler (unusable pages)

Wie arbeitet die Adressumrechnung der Multics?

1. mit Segmentnummer wird Segmentdeskriptor festgestellt
2. es wird geprüft, ob die Pagetable des Segmentes im Speicher ist
3. ist sie nicht im Speicher tritt ein Segmentfehler auf und es erfolgt ein Trap
4. ist sie im Speicher wird der Pagetableeintrag für die angefragte Seite überprüft
5. falls Seite nicht im Speicher entsteht Page Fault
6. ist Seite im Speicher wird die physikalische Adresse des Seitenursprungs aus dem Pagetableeintrag entnommen
7. Der Offset wird zur gewonnenen Adresse hinzuaddiert und die physikalische Adresse ist berechnet.

Wie funktioniert die Adressumrechnung beim P2?

Was haben Deskriptoren mit Sicherheit und Segmentverwaltung zu tun?

• Level 0: Betriebssystem
• Level 1, 2: Betriebssystemdienste, Treiber, Systemsoftware
• Level 3: Anwendungssoftware

Zusammenfassung von Freispeicherverwaltung, Segmentierung und Paging

Kapitel 7 - Seitenersetzung

Was sind Seitenersetzungsalgorithmen?

Welcher wäre der beste Algorithmus zur Seitenersetzung?

Wie arbeitet die Seitenersetzung mit Not-Recently-Used?

1. nicht referenzierte und nicht modifizierte Seite
2. nicht referenzierte und modifizierte Seite
3. referenzierte und nicht modifizierte Seite
4. referenzierte und modifizierte Seite

Wie arbeitet die Seitenersetzung mit Fifo - First In First Out?

Wie arbeitet die Seitenersetzung mit Second Chance?

Wie arbeitet der Uhr-Seitenersetzungsalgorithmus?

Wie arbeitet die Seitenersetzung mit Least-Recently-Used?

Wie arbeitet die Seitenersetzung LRU mit Matrixumsetzung?

Wie arbeitet die Seitenersetzung NFU - Not Frequently Used?

Wie arbeitet die Seitenersetzung mit Aging - LRU durch Softwareemulation?

1. Vor der Addition es Referenziert-Bits werden alle Zähler um eins nach rechts geschoben
   
   
2. das Refenziert-Bit wird auf das am weitesten links stehende Bit addiert

Was sagt die Belady's Anomalie?

Was passiert beim Einsatz einer schnelleren Platte mit der Seitenfehlerrate?

Was sind Working Sets - dynamisches Seitenaustauschverfahren?

Welche Problematik tritt bei der Arbeitsmengenstrategie auf?

Welche Gefahr besteht bei Seitenaustauschverfahren?

Was kann man gegen Trashing (Seitenflattern) tun?

Wie wird die Seitengröße festgelegt?

Kapitel 8 - Deadlocks

Was sind die notwendigen Bedingungen für Deadlocks?

1. Mutual Exclusion (z.B. via Druckerspooler über Ersatz-BM Buffer aufgelöst)
2. Belegungs- und Wartebedingung (Prozess kann weitere BM anfordern)
3. Unterbrechbarkeitsbedingung (BM können nicht entzogen werden)
4. zyklische Wartebedingung (Zyklus im Betriebsmittelgraph)

Was sind die hinreichende Bedingungen für Deadlocks?

Was ist ein Livelock?

Wie kann man Deadlocks auflösen oder umgehen?

1. Vogel-Strauß Algorithmus (einfach Ignorieren)
2. Versuchen zu Erkennen und zu beheben (Topologische Sortierung des BM-Graphs oder Vektoren-Matrix Variante)
3. dynamisches Verhindern (vor Zuteilung auf Deadlock prüfen)
4. konzeptionelles Vermeiden (eine der notwendigen Bedingungen eliminieren)

Welche Prozesse sind an einem Deadlock beteiligt?

Wie kann man Deadlocks (im Voraus) erkennen?

Wie werden Deadlocks beseitigt?

Wie können Deadlocks vermieden werden?

Wie arbeitet der Bankieralgorithmus?

1. Das Limit von Kunde A betrage 8 Einheiten.
2. Das Limit von Kunde B ist 7 Einheiten.
3. A hat zur Zeit 5 Einheiten belegt
4. und B hat 2 Einheiten reserviert

Warum funktioniert die Deadlock-Vermeidung bei linearer Ordnung der Betriebsmittel?

Kapitel 9 - Dateisysteme

Was ist eine Datei?

Welche Möglichkeiten der Freispeicherverwaltung von File Systemem gibt es?

1. Kontinuierliche Allokation - schlecht wenn Datum angehangen werden soll
2. Verkettete Listen - schlecht, da Wahlfreier Zugriff extrem langsam
3. Listen mit Zuordnungstabellen - Zuordnungstabellen erlauben schnellen wahlfreien Zugriff (FAT)
4. Indizierte Speicherung
5. Indirekt indizierte Speicherung

Wie funktioniert das Prinzip der Verketteten Listen?

Wie funktioniert das Prinzip der Listen mit Zuordnungstabellen

Wie funktioniert indizierte Speicherung

Wie funktioniert indirekt indizierte Speicherung

Was ist das Besondere an Unix FS Ext 2?

Welche Festplatten Scheduling-Algorithmen kennen Sie?

• First Come First Serve
• Shortest Seek Time First (Sektor mit kürzesten Suchzeit suchen)
• Scan (Diskarm bewegt sich von einem Ende zum Anderen und bearbeitet Requests)
• C-Scan (Diskarm wird bei Erreichen des Endes wieder auf Anfang zurückgesetzt - kreisförmig)
• Look (Wie C-Scan, nur wird nur so weit wie notwendig zurückgesetzt)
• Look (Wie C-Look, nur kreisförmig)

Welche Bewertungskriterien für Festplattenalgorithmen gibt es?

• Caching
• Demand Paging wichtiger als E/A der Anwendungen
• Robustheit nach Systemabstürzen
• Berücksichtigung der hohen Rotationsgeschwindigkeiten moderner Platten
• Verzeichnisse und Indexblöcke sollten in mittleren statt äußeren oder inneren Zylindern sein, da dort die mittlere Zugriffszeit am kleinsten ist (im Durchschnitt befindet sich der Lesekopf in der Mitte)

Wie arbeitet FAT - File Allocation Table?

Welche Verzeichniseinträge hat FAT?

• Dateiname (8+3 Zeichen)
• Attribut-Byte
• Zeit und Datum der letzten Bearbeitung
• Erste Zuordnungseinheit der Datei
• Dateilänge

Wie arbeitet NTFS?

Was ist die MFT von NTFS?

Wie werden unter NTFS Dateien eindeutig identifiziert?

Wie werden unter NTFS Verzeichnisse umgesetzt?

Welche Spezialdateien hat NTFS?

• MasterFileTable (MFT)
• MFT2: enthält die ersten 16 Einträge der MFT als Backup
• Eine Logdatei (Daten über Transaktionen zum Wiederherstellen der Daten- bzw. der Dateisystemkonsistenz)
• Datenträgerdatei enthält den Namen des Datenträgers, Versionsnummer des Dateisystems und eventuellen Verdacht auf Inkonsistenz
• Wurzelverzeichnis
• Cluster-Bitmap-Datei für belegte und freie Cluster des Datenträgers
• Bootdatei mit dem Startcode für NT
• BadClusterDatei, welche Verweise auf defekte Cluster enthält

Wie arbeiten I-Nodes - Das Unix Dateisystem

Was sind Dateideskriptoren?

Was enthält die globale Dateitabelle des Systems?

Was beinhaltet ein I-Node?

• Dateityp
• Eigentümer
• Gruppe des Eigentümers
• Zugriffsschutzbits
• Datumseinträge
• Anzahl der Links für diesen I-Node
• Zeiger auf den Dateiinhalt

Geräte als I/O Dateien

Was sind Blockorientierte Spezialdateien?

Was sind Zeichenorientierte Spezialdateien?

Wie ist das Unix Dateisystems aufgebaut?

• Größe des Dateisystems
• Anzahl der freien Blöcke
• Liste der freien Blöcke
• Index auf den nächsten freien Block

• Größe der I-Nodeliste
• Anzahl der freien Inodes im Dateisystem
• Liste der freien Inodes
• Index auf den nächsten freien Inode in dieser Liste

• Sperrkennzeichen für die Listen freier Blöcke und Inodes
• Flag für durchgeführte Änderungen im Superblock

Wie kann ein Prozeß auf Daten auf der Festplatte zugreifen?

1. Das virtuelle Gerät hinter dem die Festplatte verborgen wird, heißt Datei.
2. Der Prozeß öffnet die Datei und erhält eine Datei-ID die auf eine Datei-Deskriptor-Tabelle verweist.
3. Es folgt die Adressierung der Sektoren.
4. Über die Sektoradresstabelle (FAT oder I-Node Tabelle) werden die Adressen der Blöcke ermittelt
5. Es folgt die Übertragung der Blöcke zum Hauptspeicher
6. Zugriff erfolgt nach speziellem Prinzip, wie z.B. SSN
7. zur Minimierung der Suchzeit muss Wahl einer effizienten Positionierungsstrategie
8. Durch einen Interrupt oder ein spezielles Register teilt der Controller dem BS das Ende der Übertragung mit.

Wie wird eine Datei unter Unix gesucht?

1. Es soll die Datei /var/log/messages betrachtet werden
2. Der I-Node des Wurzelverzeichnisses "/" steht an einer definierten Stelle auf der Platte
3. Es wird das Verzeichnis "var" im Wurzelkatalog (auch eine Datei) gesucht
4. In diesem Katalog steht der dazugehörige I-Node der auf das Verzeichnis bzw. den Katalog "var" verweist
5. nun wird in der Katalogdatei "var" nach "log" gesucht und der dazugehörige I-Node gelesen
6. Nun kann über den I-Node nach dem Eintrag "messages" in "log" gesucht werden
7. Der I-Node der Datei "messages" wird nun in die globale Dateideskriptortabelle und die lokale Deskriptortabelle des Prozesses geladen
8. Dieser Dateideskriptor ist das Handle, mit dem der Prozess auf die Datei zugreifen kann
9. Nach eine Close() wird der I-Node aus der Dateideskriptorliste wieder entfernt.